获得国家级教学成果奖二等奖；

获得江苏省教学成果奖(高等教育类) 特等奖；

发表论文《高职拔尖创新人才培养实践探索》；

获得江苏机械工业科技进步奖；

获得江苏省轻工业科学技术奖励技术进步奖；

申获发明专利：一种工业机器人技术实训系统；

获得全国高等职业院校“发明杯”大学生创新创业大赛“优秀指导教师”荣誉称号；

指导学生获得全国高等职业院校“发明杯”大学生创新创业大赛二等奖；

获得江苏省普通高校本专科优秀毕业设计指导教师荣誉称号；

指导学生主持2017年江苏省大学生创新创业训练计划项目获结题验收；

指导学生主持2016年江苏省大学生创新创业训练计划项目获结题验收；

指导学生主持江苏大学校级大学生创新创业训练计划项目获结题验收；

获得无锡市职业教育创新大赛伯乐奖；

指导学生获得无锡市职业教育创新大赛高职院创造发明一等奖；

指导学生参加第十九届全国大学生机器人大赛ROBOTAC赛事获“方案设计赛”中获三等奖、线上任务赛“手动机器人速胜赛”二等奖、“自动机器人布障赛”一等奖以及最佳设计奖；

指导学生参加第三届中国高校智能机器人创意大赛中的“家用智能机器人创意设计”赛项获一等奖。

主持完成（厅级）江苏高校哲学社会科学研究基金指导项目“高职教育数字化资源设计的研究”课题；

主要参与完成江苏省教育科学“十二五”规划重大课题“江苏职业教育教学资源库建设的研究”；

近年以第一作者发表论文4篇；

获得第十四届全国多媒体课件大赛高职组二等奖；

获得2013年江苏省高等学校多媒体教学课件一类优秀课件；

参与建设的课程《液压与气压传动控制》被认定为2018年国家精品在线开放课程；

参与建设的课程《可视化程序设计》被认定为2018年国家精品在线开放课程；

合著专著《职业教育教学资源库建设研究》（高等教育出版社出版）获得无锡市第十二届哲社科优秀成果二等奖。

1.团队成员均来自无锡职业技术学院控制技术学院汇川创新班二年级学生，在校已学习电路原理、数字电路基础、模拟电路基础、C语言程序设计、机器人视觉与传感技术等；此外在课余时间自学自学Altium Designer、NI Multisim、AutoCAD、Solid works、NX、Arduino、STM32等单片机开发课程，具有强烈的学习积极性与主动性。

2.团队成员在校表现突出，多次获得校级一等奖学金、校级二等奖学金、校级优秀学生干部、校级三好学生，各大赛事奖项，专利若干项。

3.团队成员都拥有强大的耐力，积极参加勤工俭学等实践活动并坚持下去。 

4.团队成员都拥有较好的自学能力，对于尚未接触知识，能自主自觉学习下去。

1、项目研究背景：

近年来，随着生活水平的提高以及计算机技术于人工智能科学的飞速发展，智能机器人技术逐渐成为现代机器人研究领域的热点话题。其中，服务型机器人开辟了机器人应用的新领域。随着人们生活水平的提高，健康、舒适的家居环境越来越被更多人所关注。而地面清洁常常是一项枯燥、乏味、耗时的杂务，室内扫地机器人应运而生。但传统的室内扫地机器人由于行走方式的限制，只能在室内较平整地面使用，无法用于楼梯等典型阶梯状区域的清洁。为此本项目设计一种应用于楼梯清洁的智能机器人。

2、项目研究目标及主要内容：

（1）本项目设计一种应用于楼梯清洁的智能机器人，它利用步进电机驱动丝杆正反转来实现对楼梯的攀爬，利用清扫模块以及洁地模块分别进行扫地与洁地功能，该机器人降低了劳动成本，同时能减少清扫楼梯的时间等。

（2）通过项目的进行，锻炼大学生的社会实践与创新能力，提高大学生综合素质。

（3）主要内容：该系统由攀爬机构、清扫模块、驱动模块、洁地模块、传感模块五个部分模块组成。先利用传感模块检测楼梯、通过驱动模块带动攀爬机构实现对楼梯的攀爬，分别利用清扫模块和洁地模块实现对阶梯地面的清洁功能。控制系统总体框架如图1所示；本项目采用结构，如下图2所示：

3、项目创新特色概述：

（1）本项目来源于实际生活，具有很强的实用意义。

（2）传统的人力清洁楼梯，费时费力且人力成本高。本设计利用了智能自动控制系统，易于操作，解放了人们对楼梯清洁的双手。 

（3）本项目结合机械，软件，电气三个方面，制作出的实物可以直接应用于生活，以检验其所具有的强大的适应能力和便利性。同时该项目还可以作为毕业设计或专业实训课题，锻炼学生综合能力

4、项目研究技术路线

（1）硬件设计

  选用超声波传感器、触须传感器、42步进电机、单片机等硬件器件完成平台搭建。

（2）软件设计

根据功能编写软件程序，能够实现对楼梯的有序攀升、避障以及有效清洁。

5、研究进度安排

（1）2021.04-2021.06进行广泛调研，收集有关案例，由教师指导初步确定方案。

（2）2021.06-2021.08硬件系统设计。

（3）2021.08 -2021.11软件系统设计。

（4）2021.11 -2022.01实物制作与软硬件联调。

（5）2022.01 -2022.03资料整理及汇总，书写项目总结

6、项目组成员分工
涂福涛：总体方案设计，项目硬件设计；
刘首利：项目软件设计；

1.对于相关零部件需要3D打印机进行打印
2.对于焊电路板，学校提供了电工电子实训室
3.学校提供了创新实验室让我们更好地学习嵌入式开发知识
4.配套经费即学校校级创新项目经费

（1）公开发表论文1篇或取得一项国家专利

（2）心得体会每人一份；

（3）总结报告、图纸、程序各一份；

（4）楼梯清洁机器人原理样机；

（5）学会传感器、模拟电路、数字电路、单片机、C语言等技术的综合运用。

楼梯清洁机器人所需完成的功能是能够在自主或半自主的情况下实现对楼梯的清洁工作。在工作过程中，楼梯清洁机器人通过自身安装的各类传感器实时检测当前的环境信息，并将这些信息传输至MCU控制芯片做出相应的决策，以此来实现对楼梯的清洁。本智能楼梯清洁机器人采用模块化设计方案，可大致分为清扫模块、驱动模块和洁地模块三大功能模块组成，智能楼梯清洁机器人总体结构如图所示。

上述三大功能模块构成了一个完整的智能楼梯清洁机器人的总体结构设计。其中清扫模块由一对扫刷与储尘盒来实现，在清扫模块的前端装有超声波传感器，实时检测机器人本体与楼梯之间的距离，以保证智能楼梯清洁机器人在合适的距离停止后实现攀爬楼梯或横向清扫的功能。在其两侧装有触须传感器，防止智能楼梯清洁机器人的本体与墙壁或扶梯等发生擦碰，做到智能避障。底部装有一对福来轮，用于智能楼梯清洁机器人的灵活移动；驱动模块通过直线导轨将清扫模块与洁地模块连接，利用步进电机驱动滚珠丝杆的转动，实现各功能模块的配合升降，从而达到了对阶梯的有序攀升。两侧装有灰度传感器，用于楼梯边沿检测，防止智能楼梯清洁机器人从楼梯边沿坠楼，提高了其工作时的安全性。底部采用四个麦克纳姆轮，通过对速度与旋转方向的控制，实现了在楼梯等狭窄空间内的全方位移动；洁地模块主要包括水箱、洁地电机、高压喷头等，实现了清扫后的洁地功能。其智能楼梯清洁机器人系统示意图，如图所示。

智能楼梯清洁机器人自动爬楼控制系统主程序流程图如图5.1所示，假定机器人进入阶梯状区域进行作业时，就由福来轮和麦克纳姆轮作为动力源进行向前运动。在清扫模块前端装有HC-SR04的超声波传感器，对前方障碍物进行检测，当智能楼梯清洁机器人距离楼梯的水平距离大于设定距离时主机向从机发送前进指令。小于设定距离时，就会向从机发送停止指令，随后驱动模块就会通过步进电机驱动滚珠丝杆正转，从而将清扫模块抬升到指定的高度位置。然后驱动模块作为动力源向前驱动，同样当驱动模块的前端超声波传感器检测阶梯的距离大于设定距离时就会执行前进的子程序，小于设定距离时，会执行停止的子程序。接着驱动模块仍为驱动源，使整体机构进行横向运动，清扫模块前端装有两个用直流电机驱动的清扫刷头，一个刷头正转另一个反转，将垃圾合力清扫进入预设的储尘盒内。然后通过前端滚珠丝杆和后端滚珠丝杆反转，对清扫模块及洁地模块施加压力，从而向驱动模块提供反作用力以抬升第二部分，当驱动模块抬升完毕后，主机向从机发送前进指令，同时清扫模块上的超声波传感器也在实时检测与阶梯之间的距离，当水平距离小于设定距离时，便会向从机发送停止信号。随后第二部分成为动力源，使整个机构进行横向运动，把楼梯平面的前半部分进行清扫，同时洁地模块也对楼梯进行拖地功能。紧接着洁地模块通过后端滚珠丝杆抬升。从而完成对第一节阶梯的爬升及清扫工作。如此往复对以上各个阶梯的爬升及清扫工作。

本课题设计了一种智能楼梯清洁机器人，分为清扫机构、驱动机构和洁地机构三个独立相关的部分，其中清扫机构和洁地机构呈L型，在爬楼梯的过程中保持系统的重心在中间，保证了机器人的稳定性。机器人的爬楼功能通过使用步进电机驱动滚珠丝杠的正反转来完成有序的爬楼。在机器人的底部安装了麦克纳姆轮和全向轮，使其能够在楼梯间等狭小的地方移动。传感器被放置在机器人周围的各个地方，以感知周围的环境，使机器人能够适当地移动，增加安全性。本课题主要解决了以下问题：

（1）完成了智能楼梯清洁机器人的机械结构设计。

（2）完成了硬件部分的电路原理图绘制和相关元器件选型。

（3）完成了智能楼梯清洁机器人的软件设计。

（4）最后完成了样机制作与最终调试。

（1）本项目来源于实际生活，具有很强的实用意义。

（2）传统的人力清洁楼梯，费时费力且人力成本高。本设计利用了智能自动控制系统，易于操作，解放了人们对楼梯清洁的双手。 

（3）本项目结合机械，软件，电气三个方面，制作出的实物可以直接应用于生活，以检验其所具有的强大的适应能力和便利性。同时该项目还可以作为毕业设计或专业实训课题，锻炼学生综合能力。

（4）巧妙地将机器人本体设计为清扫模块、驱动模块、洁地模块三个既关联又独立的部分，利用丝杆实现了对阶梯的有序攀升。

（5）灵活运用了各类传感器，完成了楼梯识别、位置定位、地面清洁等任务，实现了机器人本体的智能化，具有较好的推广与使用价值。